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钢渣对磷的吸附与解吸特性及影响因素研究

魏惠  
【摘要】: 钢渣是炼钢的废弃物,其主要为钙、铁、铝、硅、镁、锰和磷等元素的氧化物,且具有多孔,比表面积大的特征。本文以0.25 mm和0.08mm粒度的钢渣做吸附剂,对溶液中磷的吸附-解吸特征进行了研究,在此基础上研究了温度、pH、固液比等因素对磷吸附及解吸的影响,揭示了钢渣对磷的吸附-解吸规律。 研究表明:粒度分别为0.25mm和0.08mm的钢渣对溶液中磷的吸附行为均符合Freundlich方程,两种粒度的钢渣其参数n相一致,均为非优惠型吸附;粒度0.08mm的钢渣其磷吸附的方程参数k是粒度0.25mm钢渣的5.68倍,前者对溶液中磷的净化能力高于后者;随着溶液中磷初始质量浓度的增加,粒度0.25mm和0.08mm的钢渣对磷的去除能力差异逐渐降低;两种粒度的钢渣吸附磷的表观速率拟合以Elovich方程为最优模型,其次为双常数方程和一级动力学方程;Elovich方程一般表达式中,粒度0.08 mm的钢渣吸附磷方程种参数α远大于0.25 mm的钢渣,而参数p值的大小则相反,0.08mm的钢渣初始吸附速率较高,吸附速度较低;随着钢渣粒度的减小,钢渣对溶液中磷的吸附能力不断增加;随着溶液磷初始浓度的升高,两种粒度的钢渣对溶液中磷的去除能力差异逐渐减小;随着溶液pH值的增大,钢渣对磷的吸附去除率减小;钢渣对磷的吸附去除率随温度的升高而增大,较高的吸附温度有利于钢渣对溶液中磷的吸附去除;研究结果表明,钢渣吸附磷的适宜固液比为1:20,球磨钢渣对磷的吸附率明显大于原始钢渣,钢渣使吸附后的溶液pH值升高。 在等温解吸试验中,钢渣对磷的解吸率随着初始溶液的浓度增加而增加。随时间增加,磷素的解吸量逐渐增大。达到吸附-解吸平衡后,磷素解吸率仅为14.52%,由此可知,钢渣所吸附的磷是大部分与之以较稳定的方式结合在一起的;随着解吸剂pH值的增高,磷的解吸率随之增大,表明磷的解吸过程是消耗OH-或者释放质子的过程,也说明磷的吸附-解吸过程中存在配位体的交换;随着溶液温度的升高,液相中磷元素的含量增加,说明钢渣释放出的磷含量逐渐增多。因此,温度对磷的吸附影响显著,随着温度的升高,吸附量明显增加;温度对钢渣吸附磷的解吸率同样有着明显的影响,说明钢渣对磷的解吸反应是吸热反应。 利用钢渣吸附去除废水中的磷,不仅解决了废渣利用的问题,也为吸附剂的开发提供了原材料,达到了以废(钢渣废弃物)治废(含磷废水)的目的,为实现循环经济和生态环境保护提供了新思路,为开发钢渣吸附剂提供论依据。


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